磁繩結(jié)構(gòu)是具有三維螺旋形的磁場結(jié)構(gòu),普遍存在于宇宙空間環(huán)境中。通常認(rèn)為它是磁能釋放過程——磁重聯(lián)的產(chǎn)物。研究它的結(jié)構(gòu)特征,尤其是軸向,是進(jìn)一步研究它的起源,演化及相關(guān)動力學(xué)過程的關(guān)鍵步驟。然而多年來,并沒有很好的方法來解決這一問題。
我室戎昭金副研究員等人基于圓柱對稱假設(shè)和單點(diǎn)磁場測量分析,從直接分析磁場空間方向旋轉(zhuǎn)的幾何角度,提出了分析空間磁繩結(jié)構(gòu)軸向的新方法。模型測試表明, 無論磁繩結(jié)構(gòu)是否滿足無力位形結(jié)構(gòu),只要磁繩結(jié)構(gòu)滿足圓柱對稱結(jié)構(gòu), 該方法對于任意穿越路徑,均可得到一致正確的結(jié)果。這明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的最小變量分析方法和GS重構(gòu)方法。除軸向外,該方法還可一致得到衛(wèi)星距磁繩軸心的局地徑向距離以及局地電流密度。對Cluster連續(xù)穿越兩例磁層頂通量傳輸事件的應(yīng)用分析表明,該方法更適合應(yīng)用于磁繩結(jié)構(gòu)的中心部分。這是因?yàn)樵谂c周圍等離子體的相互作用中,磁繩內(nèi)部結(jié)構(gòu)相比邊緣結(jié)構(gòu)可能更接近圓柱對稱形態(tài)。

上圖:磁繩磁場結(jié)構(gòu)的示意圖; 下圖:衛(wèi)星穿越磁繩內(nèi)部時(shí),磁場方向在軌道路徑上的變化
該成果近期發(fā)表于國際知名地學(xué)期刊Journal of Geophysical Research(Rong, Z. J., W. X. Wan, C. Shen, T. L. Zhang, A. T. Y. Lui, Y. Wang, M. W. Dunlop, Y. C. Zhang, and Q.-G. Zong (2013), Method for inferring the axis orientation of cylindrical magnetic flux rope based on single-point measurement, J. Geophys. Res., Space Physics, 118, 271-283, doi:10.1029/2012JA018079. ).